场景背景
- 在风力发电行业
- 风电场安全风险评估是风电场场长日常工作中的重要内容。这项工作涉及多个数据源的整合、复杂的计算分析以及专业报告的生成
- 传统方式下往往需要耗费大量时间和精力。
数据智能引擎基于本体论构建统一的数据语义模型
- 通过数据智能体实现自然语言驱动的智能问数
- 为风力发电风电场场长提供了全新的工作方式。
传统工作场景
时间与地点
2024年5月15日
起因
国家安全监管总局《风电场安全监督管理办法》要求开展年度风电场安全大检查
经过
张明开始了紧张的工作: 1. 首先从安全管理系统(SMS)导出历史安全事件记录、隐患排查情况
结果
经过两周的紧张工作,张明终于在6月1日完成了风电场安全风险评估报告,共识别出:1项重大风险(风机叶片螺栓松动)、3项较大风险(升压站接地电阻超标、塔筒防腐涂层脱落、人员高空作业防护不足)、12项一般风险和26项轻微风险。但过程中暴露出多个问题: 1. 数据收集和整理耗时6天,占总工作量的43%,其中数据格式转换和关联耗时3天 2. 人工评估过程中出现5次错误,包括风险等级划分错误和管控措施制定不当,需要反复核对修正 3. 风险评估依赖经验判断,缺乏量化分析,主观性较强,特别是风机结构疲劳风险的评估 4. 现场检查耗时耗力,覆盖范围有限,仅检查了40%的风机,部分潜在风险未能及时识别 5. 管控措施缺乏数据支撑,有效性难以验证,如防雷系统改造的预期效果 6. 报告提交后第3天,风电场发生了一起风机控制柜短路故障,虽然未造成人员伤亡,但暴露了电气安全风险评估的不足 7. 工作强度大,影响了其他管理任务的完成,导致月度生产计划延误2天 8. 无法进行多维度分析,如不同季节、不同风机型号、不同运行年限的安全风险对比 9. 无法量化风险管控措施的预期效果,如整改后风险等级的变化和投资回报率分析 10. 报告缺乏动态风险评估机制,无法实时跟踪风险变化和管控措施的有效性
传统方式的困境
多系统数据整合困难,安全风险评估效率低下
张明需要从安全管理系统(SMS)、SCADA系统(金风WindOS)、气象系统、EAM系统、视频监控系统等5个不同系统中收集数据。安全管理系统使用Excel表格,SCADA系统使用CSV格式,视频系统使用专用格式;各系统时间戳不统一(UTC与北京时间差异);设备编码规则不一致。手动整合这些数据需要6天,占总工作量的43%。数据口径不一致导致反复沟通确认,数据更新不及时影响安全风险评估的准确性。
例如,安全事件记录与设备运行数据的关联分析需要人工匹配,容易遗漏关键信息。
Excel处理海量安全数据,风险分析能力受限
面对5000条异常记录、158项隐患记录、26起安全事件,Excel处理能力严重不足,经常出现卡顿和崩溃。复杂的安全风险矩阵分析需要30分钟,无法快速完成。缺乏专业的安全风险评估工具,分析深度有限,无法进行多维度关联分析,如安全风险与运行工况(风速、温度、湍流强度)的关系、不同风机型号的安全风险对比、不同运行年限的安全风险分布。无法建立安全风险预测模型,难以提前预警安全隐患。
现场检查覆盖范围有限,潜在风险识别困难
传统方式只能通过现场检查发现问题,覆盖范围有限,仅检查了40%的风机(10台),部分潜在风险未能及时识别。
例如,15台风机叶片螺栓松动问题仅发现1台,其他14台未能及时发现;升压站接地电阻超标问题仅检查了3个间隔,其他5个间隔未能及时检查。现场检查耗时耗力,需要组织安全专家团队进行现场检查,包括风机基础、塔筒、叶片、电气设备、升压站等多个部位,检查周期长。无法进行实时监控,安全隐患发现滞后。
风险评估依赖经验判断,缺乏量化分析
传统风险评估依赖经验判断,缺乏量化分析,主观性较强。
例如,风机结构疲劳风险的评估主要依靠专家经验,缺乏数据支撑;电气设备绝缘老化的评估缺乏量化指标,难以准确判断风险等级。人工评估过程中出现5次错误,包括风险等级划分错误和管控措施制定不当,需要反复核对修正。无法进行多维度分析,如不同季节、不同风机型号、不同运行年限的安全风险对比。无法量化风险管控措施的预期效果,如整改后风险等级的变化和投资回报率分析。
工作强度大,缺乏智能化工具支持
从5月15日开始工作,必须在两周内完成所有工作,时间压力巨大。数据收集和整理耗时6天,现场检查耗时4天,风险评估耗时2天,报告撰写耗时2天。连续5天晚上加班到11点,仍然没有完成分析报告。工作强度大,影响了其他管理任务的完成,导致月度生产计划延误2天。缺乏智能化工具支持,无法进行多场景模拟和误差分析。无法量化改进措施的预期效果,如整改后风险等级的变化、管控措施的有效性评估。缺乏智能化的决策建议,场长需要依靠经验进行判断,决策质量受限。
数据智能引擎解决方案
基于本体论的安全数据自动整合
数据智能引擎基于本体论构建统一的数据语义模型,定义了风电场安全风险评估领域的核心概念(如安全事件、安全隐患、安全风险、风险等级、管控措施、LEC法、重大风险、较大风险、一般风险、轻微风险等)及其关系,自动整合安全管理系统(SMS)、SCADA系统(金风WindOS)、气象系统、EAM系统、视频监控系统等5个系统的数据。系统自动处理时间戳转换(UTC转北京时间)、格式统一(将Excel、CSV、专用格式统一为标准格式)、设备编码映射等问题,将原来需要6天的数据整合工作缩短到2小时内完成。用户可以通过智能问数功能,用自然语言直接查询数据,例如"查询近3年安全事件趋势"、"分析风机叶片螺栓松动风险等级"。
数据智能体驱动的安全风险评估工作流
数据智能体构建安全风险评估智能工作流,自动完成从数据收集到风险评估的全流程。多智能体协同工作,包括SMS数据收集智能体、SCADA数据收集智能体、气象数据收集智能体、EAM数据收集智能体、视频数据收集智能体、数据预处理智能体、安全风险识别智能体、风险评估智能体、预警通知智能体等。SMS数据收集智能体自动从安全管理系统获取安全事件和隐患记录,数据预处理智能体自动识别和处理异常值、缺失值,安全风险识别智能体自动识别机械伤害、电气伤害、高处坠落、火灾、雷击、倒塌等12类安全风险,风险评估智能体自动应用LEC法(可能性-暴露-后果)分析风险等级,预警通知智能体自动发送预警通知。整个工作流自动化运行,风险评估时间从14天缩短到3天。
AI驱动的智能安全风险诊断与预测
数据智能引擎集成AI驱动的智能安全风险诊断与预测模型,大幅提升安全风险评估准确性。系统能够自动进行多维度关联分析,如安全风险与运行工况(风速、温度、湍流强度)的关系、不同风机型号的安全风险对比、不同运行年限的安全风险分布、不同季节的安全风险变化。系统能够自动分析安全事件与设备运行数据的关系,找出安全事件的根本原因。系统能够建立安全风险预测模型,预测未来7-30天的安全风险概率,提前预警高风险风机和部位。系统能够量化风险等级,采用LEC法自动计算风险值,准确率达到95%以上,大幅提升风险评估的客观性和准确性。
实时监控与智能预警系统
数据智能引擎提供实时监控和智能预警机制,实现安全风险的实时监控和风险预警。系统能够实时监控风机基础沉降、塔筒焊缝质量、叶片表面损伤、螺栓力矩、防雷系统、电气设备温度、绝缘状况、升压站接地系统、消防设施等关键安全指标,当指标异常时自动预警。系统能够实时监控风机运行状态,及时发现安全隐患,如风机叶片螺栓松动、塔筒防腐涂层脱落、升压站接地电阻超标、人员高空作业防护不足等。系统能够预警潜在安全风险,如风机结构疲劳、电气设备绝缘老化、防雷系统失效、高空作业安全风险等。系统能够建立实时告警机制,当指标超出阈值时自动通知相关人员,支持短信、邮件、APP等多种通知方式。实时监控和预警机制使安全隐患发现时间从滞后数天缩短到实时。
智能安全报告与决策支持
数据智能引擎支持智能安全报告生成,可以基于风险评估结果自动生成安全风险评估报告。系统能够根据风险等级和风险影响,自动确定整改优先级,如"优先处理重大风险和较大风险"。系统能够模拟不同管控措施对风险等级的影响,如"模拟防雷系统改造对雷击风险的影响"、"模拟叶片螺栓紧固对机械伤害风险的影响"。系统能够提供基于数据的决策建议,如"建议对所有风机叶片螺栓进行全面检查和紧固"、"建议对升压站接地系统进行改造"。系统能够量化管控措施的预期效果,如整改后风险等级的变化、投资回报率分析。系统能够建立动态风险评估机制,实时跟踪风险变化和管控措施的有效性。
应用价值
工作效率大幅提升
- 数据整合时间从6天缩短到2小时,效率提升72倍
- 安全风险评估时间从14天缩短到3天,效率提升4.7倍
- 智能安全风险评估工作流自动化运行,无需手动干预
- 减少了重复性的数据收集、清洗、转换工作,降低人工成本
- Excel卡顿问题完全解决,海量数据处理流畅无阻
安全风险识别和评估能力显著提升
- 风险评估准确率达到95%以上,提升20个百分点
- 现场检查覆盖范围从40%提升到100%,提升150%
- AI驱动的智能安全风险诊断能够自动进行多维度关联分析
- 自动识别机械伤害、电气伤害、高处坠落、火灾、雷击、倒塌等12类安全风险
- 自动分析安全事件与设备运行数据的关系,找出安全事件的根本原因
安全风险管控和预警能力大幅改善
- 安全隐患发现时间从滞后数天缩短到实时
- 安全风险预测准确率达到90%以上,提前预警高风险风机和部位
- 实时监控和预警机制使安全隐患发现从滞后变为实时
- 量化风险等级,采用LEC法自动计算风险值,提升评估客观性
- 建立动态风险评估机制,实时跟踪风险变化和管控措施的有效性
决策质量和团队能力全面提升
- 智能安全报告自动生成,基于风险评估结果确定整改优先级
- 量化管控措施的预期效果,如整改后风险等级的变化、投资回报率分析
- 实时监控和预警让安全隐患发现从滞后变为实时
- 数据驱动的决策建议让场长决策更加科学
- 工作强度大幅降低,从连续加班到自动化运行